lick:winkel PAPIER ALS KUNSTSTOFF- ERSATZ? Pflanzenöle für eine bessere Ökobilanz Auf pflanzlichen Inhaltsstoffen basierende Beschichtungen für Papierverpackungen könnten künftig für nachhaltigen Ersatz für Kunststoffverpackungen sorgen. Mehr über das Projekt BioPlas4Paper finden Sie hier: bit.ly/BioPlas4Paper Umweltschädliche Kunststoffabfälle haben in Deutschland in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Besonders viel Müll entsteht durch Verpackungen. Dagegen besteht Papier aus nachwachsenden Rohstoffen und hat gegenüber erdölbasiertem Plastik den Vorteil, dass es verrottet. Auf pflanzlichen Inhaltsstoffen basierende Beschichtungen für Papierverpackungen könnten künftig für nachhaltigen Ersatz sorgen und die Verpackungsindustrie revolutionieren. BIOSTOFFE WIE OREGANO- ODER CHIAÖL Herausforderung ist die Tatsache, dass Papier unbeschichtet keine Barriere gegenüber Feuchtigkeit oder Sauerstoff bildet. Es ist temperatursensibel, reagiert empfindlich auf Nässe und Bakterien und ist durch unebene Oberflächen gekennzeichnet. Um das Potenzial des Werkstoffs voll auszuschöpfen, die Recyclingmöglichkeiten zu verbessern, Kunststoffverpackungen ersetzen und neue Anwendungsfelder erschließen zu können, müssen die Lebensdauer, Beständigkeit und die Qualität von Papierprodukten verbessert werden. Dieser Aufgabe widmen sich Forschende des Fraunhofer IST in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt und dem Thünen-Institut für Holzforschung im Projekt BioPlas4Paper. Um homogene, feuchtigkeitsabweisende Schichten auf Papier zu erzeugen, setzen die Projektpartner auf Pflanzenstoffe wie Oregano- oder Chiaöl sowie auf aus Rindenmaterial gewonnene Extraktstoffe. Diese Pflanzeninhaltsstoffe zeichnen sich unter anderem durch ihre antibakterielle Wirkung aus. Mithilfe eines Beschichtungsverfahrens, der Plasmapolymerisation, konnten nun auf Pflanzenstoffen basierende wasserabweisende Barriereschichten auf Papier erzeugt und so die Beständigkeit des Werkstoffs gegenüber Witterungseinflüssen verbessert werden. RESSOURCENEFFIZIENT IN DIE ZUKUNFT Bislang verwenden die Forschenden Pflanzenstoffe mit einem hohen Anteil an ungesättigten Fettsäuren, um Papier hydrophob zu gestalten. Hierfür setzen sie Atmosphärendruck-Plasmatechnologie ein, bei der Gas mittels Hochspannung unter Umgebungsdruck derart angeregt wird, dass ein Plasma, also ein Teilchengemisch aus Ionen, freien Elektronen und meist auch neutralen Atomen oder Molekülen, zündet. Es kommt zu einer Entladung zwischen den Elektroden. Die Pflanzenstoffe werden durch die Zugabe von Stickstoff in ein Aerosol überführt und als dampfförmige organische Vorläuferverbindungen in das Plasma eingeschleust, um daraus Polymernetzwerke bilden zu können. Experten bezeichnen diesen Vorgang als Plasmapolymerisation. Die mikrometergroßen Partikel verbinden sich miteinander zu Plasmapolymeren, die winzigen Tröpfchen vernetzen sich aber auch mit dem Papier und legen sich flächig auf das Papiersubstrat, wobei sie tief in die Poren und Fasern der Oberfläche eindringen. In zahlreichen Tests mit einer breiten Palette an Pflanzenölen und Extraktstoffen konnten die Forscher nachweisen, dass sich biobasierte Stoffe mittels Plasma reproduzierbar abscheiden bzw. abtrennen lassen. Somit könnten auf pflanzlichen Inhaltsstoffen basierende Beschichtungen für Papierverpackungen künftig für nachhaltigen Ersatz sorgen und den Übergang zu einer ressourceneffizienten Wirtschaft unterstützen. Bild: Fraunhofer IST using Adobe Firefly www.ist.fraunhofer.de 82 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2024/06 www.industrielle-automation.net
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